(57)【要約】【課題】ランプの管軸方向における光出力分布を所望に制御された閃光放電ランプ、これを用いた閃光放電ランプ点灯装置および光照射装置を提供する。【解決手段】閃光放電ランプＸＦＬは、内部断面積がＳ１の第１の領域１および内部断面積がＳ２の第２の領域２を管軸方向に備え、石英ガラスを主体として形成されていて、数式１を満足する透光性の細長い気密容器ＳＥと、気密容器ＳＥの両端内部に封装されている一対の電極Ｅ、Ｅと、気密容器ＳＥの内部に封入されて放電時に紫外線を放射する放電媒体と、気密容器ＳＥの外周に近接して配設されているトリガーワイヤＴＷとを具備している。【数１】０．３＜Ｓ２／Ｓ１＜０．９【選択図】図１
2005019131.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部断面積がＳ１の第１の領域および内部断面積がＳ２の第２の領域を管軸方向に備え、石英ガラスを主体として形成されていて、数式１を満足する透光性の細長い気密容器と；
気密容器の両端内部に封装されている一対の電極と；
気密容器の内部に封入されて放電時に光を放射する放電媒体と；
気密容器の外周に近接して配設されているトリガーワイヤと；
を具備していることを特徴とする閃光放電ランプ。
【数１】
2005019131.tif 000003
【請求項２】
気密容器は、第１の領域の内面が扁平であることを特徴とする請求項１記載の閃光放電ランプ。
【請求項３】
石英ガラスを主体として形成されている透光性の細長い気密容器と；
気密容器の内面に金属およびまたは金属酸化物からなり真空紫外線を遮断するとともに少なくとも長波長紫外線を透過する紫外線選択性透過膜と；
気密容器の両端内部に封装されている一対の電極と；
気密容器の内部に封入されて放電時に光を放射する放電媒体と；
気密容器の外周に近接して配設されているトリガーワイヤと；
を具備していることを特徴とする閃光放電ランプ。
【請求項４】
ＯＨ基濃度が１００〜１０００ｐｐｍの石英ガラスを主体として形成されている透光性の細長い気密容器と；
気密容器の両端内部に封装されている一対の電極と；
気密容器の内部に封入されて放電時に光を放射する放電媒体と；
気密容器の外周に近接して配設されているトリガーワイヤと；
を具備していることを特徴とする閃光放電ランプ。
【請求項５】
トリガーワイヤは、管軸方向の長さが電極間距離の２／３以下であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一記載の閃光放電ランプ。
【請求項６】
複数の請求項１ないし５のいずれか一記載の閃光放電ランプを直列接続してなる直列接続ランプ回路と；
直列接続ランプ回路にパルス電流を通流するコンデンサと；
コンデンサを充電する高圧電源と；
を具備していることを特徴とする閃光放電ランプ点灯装置。
【請求項７】
請求項１ないし５のいずれか一記載の閃光放電ランプと；
閃光放電ランプの発光を被処理部に集光する反射鏡と；
閃光放電ランプにパルス電流を供給して点灯する閃光放電ランプ点灯回路と；を具備していることを特徴とする光照射装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、瞬間的に大きな強度の光を照射するのに適した閃光放電ランプ、これを点灯する閃光放電ランプ点灯装置および光照射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
透光性の細長い気密容器の内部にキセノンなどの放電媒体を封入した閃光放電ランプを点灯させてパルスのランプ電流を通流させると、瞬間的に大きな強度の閃光、例えば波長４００ｎｍ以下の紫外光および可視光などからなる放射を瞬間的に発生させることができる。上記の光を照射することによって半導体材料のアニールなど半導体、液晶プロセス分野における表面加熱や表面処理ならびに食品分野における表面殺菌など種々の分野において、種々の利用が可能になる。従来、この種の光照射には主としてレーザを用いているが、レーザに代えて上記の閃光放電ランプを使用することが可能になり、これに伴って照射処理装置の構成が簡単になる。
【０００３】
また、この種の閃光放電ランプは、石英ガラスからなり、内部空間の断面積が管軸方向に等しい直管状気密容器の両端内部に一対の電極を封装して形成するのが一般的な構造である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
閃光放電ランプによる上記のような瞬間的な光照射においては、光照射処理の態様に応じて管軸方向の好ましい光出力分布が異なる。例えば、比較的大きな面積の被照射処理物に対して同時に光照射を実施する場合には、閃光放電ランプの有効発光長のなるべく広い範囲を利用可能にするのが好ましい。反対に、狭い範囲に強い光照射を行う場合には、閃光放電ランプの有効発光長の中央部に集中的に強い紫外線出力が発生するのが好ましい。
【０００５】
ところが、上述した一般的な構造の閃光放電ランプの場合、高い光照射効果が得られる領域がランプの軸方向の中央部における比較的狭い範囲に限られていた。
【０００６】
本発明は、ランプの管軸方向における光出力分布を所望に制御された閃光放電ランプ、これを用いた閃光放電ランプ点灯装置および光照射装置を提供することを目的とする。
【０００７】
また、本発明は、ランプの管軸方向における比較的広い範囲に高い光照射効果が得られる閃光放電ランプ、これを用いた閃光放電ランプ点灯装置および光照射装置を提供することを他の目的とする。
【０００８】
さらに、本発明は、ランプの管軸方向における所望の中間部位に特に強化された光出力が得られる閃光放電ランプ、これを用いた閃光放電ランプ点灯装置および光照射装置を提供することを他の目的とする。
【０００９】
【課題を達成するための手段】
請求項１の発明の閃光放電ランプは、内部断面積がＳ１の第１の領域および内部断面積がＳ２の第２の領域を管軸方向に備え、石英ガラスを主体として形成されていて、数式１を満足する透光性の細長い気密容器と；気密容器の両端内部に封装されている一対の電極と；気密容器の内部に封入されて放電時に光を放射する放電媒体と；気密容器の外周に近接して配設されているトリガーワイヤと；を具備していることを特徴としている。
【００１０】
【数１】
０．３＜Ｓ２／Ｓ１＜０．９
本発明および以下の各発明において、特に指定しない限り用語の定義および技術的意味は次による。
【００１１】
＜気密容器について＞    気密容器は、少なくとも放電により発生した光、例えば紫外光または／および可視光を外部に導出して利用しようとする部位すなわち主要部が上記の光に対して透光性の石英ガラスにより形成されている。したがって、上記の部位以外のその他の部位は透光性でなくてもよい。本発明における「透光性」とは、外部に導出して利用とする所望波長帯の光を実質的に透過すればよく、したがって真空紫外線に対しては実質的に遮光性であるのが好ましいが、要すればこれに対して透過性であってもよい。
【００１２】
また、気密容器は、全体として細長い形状をなしていて、内部が中空になっている。そして、中空部の長さ方向に内部断面積がＳ１の第１の領域および内部断面積がＳ２の第２の領域を管軸方向に備え、断面積比Ｓ２／Ｓ１が数式１を満足する関係を有している。なお、「内部断面積」とは、管軸方向に対して垂直な面内における気密容器の内面により囲まれた空間の面積をいう。また、第１の領域および第２の領域の長さの管軸方向に対する割合および相対的な位置は、管軸方向に沿って均一な光照射効果が比較的長い距離にわたり得られるように設定されていればよく、種々の組み合わせが存在する。数式１において、断面積比が０．３以下であると、両端領域における管壁負荷が大きくなりすぎて、閃光放電ランプが短寿命になりやすいので、不可である。また、断面積比が０．８以上であると、所期の紫外線照射効果が得られないので、不可である。なお、好適には０．６〜０．８である。
【００１３】
さらに、第１および第２の領域は、次のとおり定めるものとする。すなわち、気密容器の内部空間について、内部断面積の大きさの最大値と最小値とを求める。次に、これらの値から平均値を算出する。平均値を境として内部空間を大小２つに区分する。そして、相対的に内部断面積の大きい部位を第１の領域とする。同様に相対的に内部断面積の小さな部位を第２の領域とする。
【００１４】
さらにまた、気密容器は、第１の領域および第２の領域の内部断面積が数式１を満足していれば、横断面の形状は特段限定されない。例えば、第１の領域および第２の領域の横断面形状をともに真円形にすることができる。また、第１の領域を扁平形状にしてもよい。
【００１５】
さらにまた、気密容器は、後記一対の電極間における長さすなわち電極間距離をＬとし、前記第１の領域の発光長をＬ１とし、前記第２の領域の発光長をＬ２とし、かつ、一対の電極が第１の領域内に封装されているときには、発光長比Ｌ１／Ｌ２が数式２を満足するように設定することができる。なお、第１の領域の発光長Ｌ１は、当該領域が気密容器の両端に配設されるが、それぞれの領域における発光長の和である。
【００１６】
【数２】
Ｌ１／Ｌ２≦１
さらにまた、気密容器は、後記一対の電極間における有効発光長に関して、前記第１の領域の発光長をＬ１とし、前記第２の領域の発光長をＬ２とし、かつ、一対の電極が第２の領域内に封装されているときには、発光長比Ｌ１／Ｌ２が数式３を満足するように設定することができる。なお、第２の領域の発光長Ｌ２は、当該領域が気密容器の両端に配設されるが、それぞれの領域における発光長の和である。
【００１７】
【数３】
Ｌ１／Ｌ２≧１
発光長比Ｌ１／Ｌ２が数式２および数式３を満足するように設定することにより、ランプ長に占める光照射有効長を相対的に長くすることができる。なお、「光照射有効長」とは、光照射に有効に用いることのできる部位の管軸方向の長さをいう。
【００１８】
＜一対の電極について＞    一対の電極は、気密容器の両端内部に対向して封装されている。従来から閃光放電ランプに一般に用いられている構成の冷陰極形の電極を用いることができる。また、電極は、例えばニッケルＮｉ、タングステンＷ、モリブデンＭｏおよびタンタルＴａのグループから選択された一種または複数種の金属あるいは複数種の金属の合金を用いて形成することができる。
【００１９】
さらに、一対の電極は、第１および第２の領域のいずれにおいて封装されていてもよい。
【００２０】
＜放電媒体について＞    放電媒体は、放電により消耗波長の光を放射する媒体である。例えば、アルゴン、クリプトンおよびキセノンのグループから選択された一種を単独で、または複数種の希ガスを混合して用いることができる。また、放電媒体の封入圧は、従来から閃光放電ランプに一般に用いられているのと同様な圧力であればよい。
【００２１】
＜トリガーワイヤについて＞    トリガーワイヤは、気密容器の外面に近接して配設され、少なくとも一方の電極との間に強い電界強度を形成することにより、一対の電極間に放電を開始させる手段である。トリガーワイヤによって一方の電極との間に強い電界強度を形成するためには、例えばトリガーワイヤと当該一方の電極との間にトリガ用電源を接続したり、トリガーワイヤを他方の電極に接続したりすればよい。
【００２２】
また、トリガーワイヤは、気密容器の外面に近接して配設するために、棒状、帯状または線条の導体を、気密容器の外面にコイル状に巻回したり、管軸方向に沿ってほぼ直線的に配置したりすることができる。後者の場合、気密容器の外面に近接した状体を維持するために、接着剤によってトリガーワイヤを固定することができる。
【００２３】
さらに、トリガーワイヤは、導電性材料からなり、気密容器の外面において、一対の電極間に跨るような管軸方向の長さにわたって配設することができる。しかしながら、要すれば、一方の電極に対向する位置から他方の電極にまで至らない手前の適当な距離にわたって配設することができる。
【００２４】
＜本発明の作用について＞    本発明においては、一対の電極をパルス電流を供給する電源、例えば充電コンデンサに接続して、トリガーワイヤと一方の電極との間にトリガー用の電圧を印加することにより、閃光放電ランプは、トリガーされて瞬間的に放電を生起する。そして、放電により一対の電極間にパルス状の電流が流れて、放電媒体から光が放射し、気密容器から外部へ透過する。
【００２５】
そうして、外部へ導出された光をそれぞれの目的に応じて利用することができる。外部へ導出された光の利用の態様としては、例えば半導体材料のアニールなど半導体、液晶プロセス分野における表面加熱や表面処理ならびに食品分野における表面殺菌など種々の分野において、種々の態様が可能である。
【００２６】
また、本発明においては、閃光放電ランプの気密容器の中央領域および両端領域における内部断面積比Ｓ２／Ｓ１が数式１を満足するので、管軸方向の光照射による効果均整度が比較的広い範囲にわたり得られる。その結果、光照射の効率が高くなる。また、閃光放電ランプが短寿命になるのを回避することができる。
【００２７】
請求項２の発明の閃光放電ランプは、請求項１記載の閃光放電ランプにおいて、気密容器は、第１の領域の内面が扁平であることを特徴としている。
【００２８】
本発明において、第１の領域における内面の形状が扁平であるとは、例えば横断面が楕円形、長円形、ほぼ長方形などである。また、第１の領域は、好ましくは中央部に位置している。
【００２９】
他方、本発明において、第２の領域は、内面の形状が自由である。例えば、横断面が真円形状、非円形などであることを許容する。
【００３０】
一対の電極は、第１および第２の領域のいずれに封装されていてもよい。しかし、第２の領域の内面が真円形状であって、かつ、一対の電極が第２の領域に封装されている態様の場合、電極の封装が容易で、しかも、電極の封装および気密容器の封止に対する信頼性が高くなる。
【００３１】
そうして、本発明においては、第１の領域が扁平な内部形状を有しているので、内部断面積比が数式１を満足しながら外形寸法を第２の領域のそれと同一以下に維持することが可能になる。すなわち、第１の領域が扁平であれば、扁平面に対して直角な方向から見たときの幅寸法が第１の領域の幅と同等以下に形成することができる。そのため、複数の閃光放電ランプを複数並列配置する場合に、近接配置することが可能になる。
【００３２】
請求項３の発明の閃光放電ランプは、石英ガラスを主体として形成されている透光性の細長い気密容器と；気密容器の内面に金属およびまたは金属酸化物からなり真空紫外線を遮断するとともに少なくとも長波長紫外線を透過する波長選択性透過膜と；気密容器の両端内部に封装されている一対の電極と；気密容器の内部に封入されて放電時に光を放射する放電媒体と；気密容器の外周に近接して配設されているトリガーワイヤと；を具備していることを特徴としている。
【００３３】
気密容器は、請求項１または２記載の発明における構成を備えていてもよいし、内部電面積が全長にわたりほぼ同一の直管形の構成であってもよい。
【００３４】
金属およびまたは金属酸化物からなり真空紫外線を遮断するとともに少なくとも長波長紫外線を透過し、さらに所望により可視光も透過するように形成される波長選択性透過膜は、例えばチタンＴｉ、セリウムＣｅ、インジウムＩｎおよびケイ素Ｓｉのグループから選択された一種または複数種の金属および金属酸化物の膜により得ることができる。
【００３５】
また、波長選択性透過膜は、０．５μｍ以上の膜厚を有していれば、波長２００ｎｍ以下の真空紫外線を効果的に遮断することができるので、好ましい。また、波長選択性透過膜の膜厚を上記よりさらに大きくすることにより、波長選択性を所望に設定するとともに、信頼性の高い波長選択性透過膜を得ることができる。
【００３６】
さらに、波長選択性透過膜を形成するには、例えばスパッタリング法、化学的被着法ＣＶＤ法またはディッピング法などによることができる。
【００３７】
そうして、本発明においては、上記の構成を具備していることにより、波長選択性透過膜が真空紫外線を遮断するとともに少なくとも長波長紫外光を透過するので、放電により放射された紫外光のうち、波長２００ｎｍ以下の真空紫外光および波長２４０ｎｍ以下の紫外光は、波長選択性透過膜により実質的に遮断されて気密容器の石英ガラス内に入射されなくなる。そのため、気密容器の主体となる石英ガラスの短波長紫外光による歪および劣化を抑制することができる。
【００３８】
これに対して、少なくとも波長２４０ｎｍ以上の長波長紫外光および所望により可視光は、実質的に波長選択性透過膜を透過するので、気密容器の外部へ導出して、これを利用することができる。
【００３９】
請求項４の発明の閃光放電ランプは、ＯＨ基濃度が１００〜１０００ｐｐｍの石英ガラスを主体として形成されている透光性の細長い気密容器と；気密容器の両端内部に封装されている一対の電極と；気密容器の内部に封入されて放電時に紫外線を放射する放電媒体と；気密容器の外周に近接して配設されているトリガーワイヤと；を具備していることを特徴としている。
【００４０】
石英ガラスが真空紫外線の照射を受けると劣化する。石英ガラスが劣化すると、紫外線透過率が低下するので、閃光放電ランプの紫外線出力が低下してしまう。  ＯＨ基濃度を１００〜１０００ｐｐｍに規制した石英ガラスは、格子欠陥などによる紫外線透過率の経時劣化を抑制することができる。本発明においては、ＯＨ基濃度を上記のように規制した石英ガラスを用いて気密容器を構成したことにより、石英ガラスの真空紫外線照射による劣化が低減する。なお、所望により請求項３の発明の構成を加えて備えていることを許容し、これによりなお一層真空紫外線による石英ガラスの劣化を抑制することができる。
【００４１】
気密容器は、請求項１または２記載の発明における構成を備えていてもよいし、内部電面積が全長にわたりほぼ同一の直管形の構成であってもよい。
【００４２】
そうして、本発明においては、長期間にわたり石英ガラスの劣化による閃光放電ランプの紫外線出力の低下が抑制される。
【００４３】
請求項５の発明の閃光放電ランプは、請求項１ないし４のいずれか一記載の閃光放電ランプにおいて、トリガーワイヤは、管軸方向の長さが電極間距離の２／３以下であることを特徴としている。
【００４４】
トリガーワイヤの閃光放電ランプの管軸方向における長さは、閃光放電ランプの始動性の函数であるが、当該長さが電極間距離の２／３以下であれば、始動性を失うことなく、所望に始動性を抑制することができる。すなわち、始動性がよすぎると、コンデンサの充電圧が所定値まで達しないような場合、トリガーワイヤの管軸方向における長さを電極間距離の２／３以下にすることにより、始動性が適当な程度まで低下するため、コンデンサの充電圧を所定値まで到達させることができる。その結果、放電エネルギーを所望に設定することができる。
【００４５】
なお、トリガーワイヤは、１本の導電性金属線からなるものであれば、接触抵抗が小さくなるので、好ましい。また、トリガーワイヤが気密容器の外面に巻装されていることにより、放電のアークが気密容器の中心部に形成されるので、反射鏡を配設して閃光放電ランプの紫外線発光を集光させる構成において、当該反射鏡の設計が容易になるとともに、集光作用が安定する。
【００４６】
そうして、本発明においては、トリガーワイヤの閃光放電ランプの管軸方向における長さを電極間距離の２／３以下にするだけの簡単な構成で、始動性が促進されるとともに、コンデンサの充電圧を所定値まで到達させて、放電エネルギーを所望に設定することができる。
【００４７】
請求項６の発明の閃光放電ランプ点灯装置は、複数の請求項１ないし５のいずれか一記載の閃光放電ランプを直列接続してなる直列接続ランプ回路と；直列接続ランプ回路にパルス電流を通流するコンデンサと；コンデンサを充電する高圧電源と；を具備していることを特徴としている。
【００４８】
閃光放電ランプの直列接続は、放電用エネルギーを供給するコンデンサに対して複数の閃光放電ランプが直列的に接続されていればよく、したがって閃光放電ランプと隣接する閃光放電ランプのとの間に他の電気部品、例えば抵抗器などが介在していてもよい。また、直列接続される閃光放電ランプの数は特段限定されない。なお、複数の閃光放電ランプのトリガーワイヤを直列接続することができる。これにより、トリガーワイヤの回路構成を簡単化することができる。
【００４９】
複数の閃光放電ランプに放電エネルギーを供給するコンデンサは、単一でもよいし、所望により例えば並列接続した複数のコンデンサからなるのであってもよい。
【００５０】
高圧電源は、高電圧直流電圧を出力して、コンデンサを充電する。
【００５１】
そうして、本発明においては、上記の構成を具備していることにより、コンデンサおよび高圧電源が１台で複数の閃光放電ランプを同時に点灯させることができる。そのため、閃光放電ランプ点灯装置の構成が簡単化、かつ、小形化され、延いては安価になる。また、本発明は、複数の閃光放電ランプを多数併設する場合に、複数の閃光放電ランプの放電エネルギーを揃えるとともに、同時に照射することが容易になり、紫外線照射処理を良好に行うことができる。
【００５２】
請求項７の発明の光照射装置は、請求項１ないし５のいずれか一記載の閃光放電ランプと；閃光放電ランプの発光を被処理部に集光する反射鏡と；閃光放電ランプにパルス電流を供給して点灯する閃光放電ランプ点灯回路と；を具備していることを特徴としている。
【００５３】
反射鏡は、光反射性であって、かつ、閃光放電ランプの発光を被処理部に集光することができれば、具体的な構成は特段限定されない。
【００５４】
閃光放電ランプ点灯回路は、コンデンサおよび高圧電源が閃光放電ランプと１対１の関係をなして複数配設されてもよいし、請求項６に規定するように構成されていてもよい。
【００５５】
閃光放電ランプおよび反射鏡と被処理部との間に所望波長の光、例えば所望波長の紫外線のみを透過する波長選択性の光学フィルタを介在させることができる。
【００５６】
次に、本発明の光照射装置を用いる態様の一例として、半導体材料などのディスク状の材料からなる被割断物の割断方法について以下説明する。すなわち、閃光放電ランプから発生する瞬間的な光エネルギーの光を予定の割断線に沿って集光して被割断物に照射する。このとき、好ましくは割断線の部分をスリット状に除いて被割断物のその他の領域に光遮断性のマスクを配設しておくことにより、精細な割断の場合に効果的である。また、光学フィルタを用いて割断に効果的な波長帯を選択的に抽出して割断線に沿って照射するように構成することができる。さらに、被割断物の載置台に割断線に沿った凸条部を備えることにより、割断がより一層容易になるとともに、正確な割断を行わせるのに効果的である。
【００５７】
そうして、閃光放電ランプから発生する瞬間的な高エネルギーの光を集光して被割断物の予定の割断線に照射すると、割断線に沿って大きな熱エネルギーが瞬間的に加えられて、材料の破壊が生じる。そのため、被割断物は、割断線に沿って容易に割断する。なお、マスクは、常法により所望時に除去することができる。
【００５８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００５９】
図１ないし図４は、本発明の閃光放電ランプの第１の実施の形態を示し、図１は正面断面図、図２は要部拡大正面断面図、図３は要部拡大横断面端面図、図４は管軸方向における放射光の照射効果を比較例のそれととともに示すグラフである。
【００６０】
本実施の形態において、閃光放電ランプＸＦＬは、気密容器ＳＥ、一対の電極Ｅ、Ｅ、放電媒体およびトリガーワイヤＴＷからなる。
【００６１】
気密容器ＳＥは、石英ガラスからなり、管軸方向に一端から第２の領域２、第１の領域１および第２の領域２からなる。第１および第２の領域１は、その管軸方向の内部断面積がＳ１、Ｓ２であり、内部断面積比がＳ２／Ｓ１が数式１を満足している。すなわち、第１および第２の領域は、図３に示すように、ともに横断面がほぼ真円形状であり、第１の領域１が内径１０ｍｍ、第２の領域２が内径６ｍｍであり、ともに管軸方向に延在する円筒状をなしている。第１および第２の領域１、２の中間は、段継ぎされて一体化されている。
【００６２】
一対の電極Ｅ、Ｅは、タングステンＷ製であり、導入線３によって支持されて第２の領域２、２の端部の内部に封装されている。なお、導入線３は、電極Ｅを支持するとともに、気密容器ＳＥの両端部から外部へ気密に導出されていて、電極Ｅにランプ電流を供給する際の導電体としても機能する。
【００６３】
放電媒体は、キセノンが封入されている。
【００６４】
トリガーワイヤＴＷは、例えばモリブデン線からなり、気密容器ＳＥの外面に接触した状態で管軸方向に沿って延在している。
【００６５】
そうして、本実施の形態における閃光放電ランプは、第１の領域１における有効発光長をＬ１とし、第２の領域２、２における有効発光長を合算してＬ２としたとき、有効発光長比Ｌ２／Ｌ１が数式３を満足するように設定されている。
【００６６】
また、本実施の形態における閃光放電ランプを２０００Ｖに充電した容量３００μＦのコンデンサを３００μＨのインダクタを経由して一対の電極Ｅ、Ｅ間に接続して点灯した。そして、ランプ電流のピーク値が３０００Ａのときの気密容器ＳＥの内部における電流密度分布は計算により求めることができ、次のとおりであった。すなわち、第１の領域１における電流密度が３８３６Ａ／ｃｍ２、第２の領域２における電流密度が１０６００Ａ／ｃｍ２である。
【００６７】
閃光放電ランプの管軸方向に沿って単位長当たりに発生する光放射量は、管軸方向に沿った電流密度に応じて変化する。したがって、本実施の形態においては、両端部に位置する第２の領域における光放射量は、中央部に位置する第１の領域１のそれより増大する。その結果、光照射によって高い効果が得られる閃光放電ランプの管軸方向に沿った領域が図４に示すように長くなる。なお、図４において、横軸は閃光放電ランプの有効発光長における管軸方向の位置を、縦軸は放射光照射による相対効果を、それぞれ示す。図中、曲線Ａは本実施の形態、曲線Ｂは比較例、をそれぞれ示している。
【００６８】
これに対して、比較例は、放射光照射によって高い効果が得られる閃光放電ランプの管軸方向に沿った領域が顕著に狭い。なお、比較例は、気密容器が有効発光長の全長にわたり内径１０ｍｍの石英ガラスからなる以外は、本実施の形態におけるのと同一仕様であるとともに、点灯条件も同一である。
【００６９】
以下、図５ないし図１２を参照して本発明の閃光放電ランプのその他の実施の形態を説明する。なお、各図において、図１ないし図３と同一部分については同一符号を付して説明は省略する。
【００７０】
図５は、本発明の閃光放電ランプにおける第２の実施の形態を示す正面断面図である。本実施の形態は、気密容器の管軸方向における内径が両端部から中央に向かって順次連続的に増大している。本実施の形態においては、第１の実施の形態と基本的に同様で、放射光照射によって高い効果が得られる領域を長くすることができるが、放射光照射効果の均整度がより一層良好になる。
【００７１】
図６は、本発明の閃光放電ランプにおける第３の実施の形態を示す正面断面図である。本実施の形態は、気密容器の管軸方向における内径が両端部から中央に向かって３段階に増大している。本実施の形態においては、第１の実施の形態と基本的に同様で、放射光照射によって高い効果が得られる領域を長くすることができるが、放射光照射効果の均整度が図５に示す第２の実施の形態の次に良好になる。
【００７２】
図７は、本発明の閃光放電ランプにおける第４の実施の形態を示す正面図である。本実施の形態は、第１の領域１が気密容器ＳＥの両端部に、第２の領域２が中央部に、それぞれ配置されている。そして、第１の領域１、１の有効発光長を合算してＬ１とし、第２の領域２の有効発光長をＬ２としたとき、Ｌ１／Ｌ２が数式２を満足している。
【００７３】
そうして、本実施の形態においては、放射光出力が増大する第２の領域が気密容器の中央部で、しかも、相対的に長い距離にわたり形成されるので、第２の領域を用いて強い放射光による被照射物の光照射処理を行うことができる。
【００７４】
図８は、本発明の閃光放電ランプにおける第５の実施の形態を示す正面断面図である。本実施の形態は、気密容器の内面に波長選択性透過膜４が形成されている。波長選択性透過膜３は、酸化チタンを主成分として構成されていて、膜厚が約８μｍである。
【００７５】
図９ないし図１１は、本発明の閃光放電ランプにおける第６の実施の形態を示し、図９は正面断面図、図１０は要部拡大正面断面図、図１１は要部拡大横断面端面図である。本実施の形態は、第１の領域１が楕円形状になっているが、第２の領域２は真円形状である。第１の領域１は、その短径部の外径が第２の領域２の外径とほぼ同一サイズになっている。そのため、短径部を隣接させることにより、複数の閃光放電ランプを隙間なく隣接配置することができる。
【００７６】
図１２は、本発明の閃光放電ランプにおける第７の実施の形態を示す正面図である。本実施の形態は、トリガーワイヤＴＷの管軸方向の長さを電極間距離の２／３以下に設定されている。なお、トリガーワイヤＴＷは、気密容器ＳＥの外面に接触してコイル状に巻回されている。また、気密容器ＳＥの構成は、図１ないし図３、図５ないし図１１にそれぞれ示す第１ないし第６の実施の形態における構成であることを許容する。
【００７７】
図１３、本発明の閃光放電ランプにおける第８の実施の形態を説明する石英ガラスのＯＨ基濃度と光減衰率の関係を示すグラフである。図において、横軸は石英ガラスのＯＨ濃度（ｐｐｍ）を、縦軸は真空紫外光を照射後の光減衰率（％）を、それぞれ示す。図の曲線は、ＯＨ基濃度の異なる石英ガラスに真空紫外光を１００時間照射後に真空紫外光の減衰率を調査して作成されたもので、光減衰率が大きいほど石英ガラスの劣化が大きいことを意味する。
【００７８】
そこで、本発明においては、石英ガラスのＯＨ基濃度を１００〜１０００ｐｐｍの範囲に規定している。本実施の形態は、図１ないし図３、図５ないし図１２にそれぞれ示す第１ないし第７の実施の形態において、ＯＨ基濃度を１００〜１０００ｐｐｍの範囲内に規制した石英ガラスを用いて気密容器ＳＥを構成している。これにより、放電により発生した真空紫外線の照射による石英ガラスの劣化が抑制されるので、紫外線透過率が経時的に低下しにくくなる。
【００７９】
図１４は、本発明の閃光放電ランプ点灯装置の一実施の形態を示す回路ブロック図である。本実施の形態においては、３本の閃光放電ランプＸＦＬに対してこれらを点灯するためのコンデンサＣが１組であり、コンデンサを充電する高圧電源ＨＶＳも単一である。また、複数の閃光放電ランプＸＦＬは、直列接続されてコンデンサＣの両極間に接続している。
【００８０】
図１５は、本発明の光照射装置における第１の実施の形態を示す略図的断面図である。本実施の形態において、光照射装置は、閃光放電ランプＸＦＬ、反射鏡Ｍおよび図示しない閃光放電ランプ点灯装置を具備している。なお、Ｓは被照射処理物である。
【００８１】
閃光放電ランプＸＦＬは、図１ないし図３、図５ないし図１２にそれぞれ示す第１ないし第８の実施の形態におけるランプを用いる。
【００８２】
反射鏡Ｍは、閃光放電ランプＸＦＬの発光中心を第１焦点とする楕円反射面を備えている。
【００８３】
閃光放電ランプ点灯装置は、図示を省略しているが、閃光放電ランプＸＦＬに接続したコンデンサおよびコンデンサを充電する高圧電源を備えている。
【００８４】
被照射処理物Ｓは、例えば半導体基板からなり、反射鏡Ｍの第２焦点に被照射面が位置するように反射鏡Ｍの下方に配置される。そして、紫外線照射により熱エネルギーが集中して被照射面に加えられることにより、被照射処理物Ｓは所望の予定割断線に沿って割断される。
【００８５】
図１６は、本発明の光照射装置における第２の実施の形態を示す略図的断面図である。本実施の形態において、被照射処理物Ｓは、予定割断線以外の表面部位が遮光マスクＭＳで被覆されている点で異なる。
【００８６】
図１７は、本発明の光照射装置における第３の実施の形態を示す略図的断面図である。本実施の形態においては、反射鏡Ｍおよび閃光放電ランプＸＦＬと被照射処理物Ｓとの間に波長選択性フィルタＦが介在されている点で異なる。
【００８７】
図１８および図１９は、本発明の光照射装置における第４の実施の形態を示し、図１８は略図的断面図、図１９は載置面の機能説明図である。本実施の形態においては、被照射処理物Ｓの載置面ＳＴに予定割断線に沿った凸条部１１が形成されている点で異なる。
【００８８】
載置面ＳＴに予定割断線に沿った凸条部１１が形成されていると、被照射処理物Ｓの質量によって、図１８の矢印に示す方向の押し下げ力が作用するので、予定割断線に沿った割断が促進される。
【００８９】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、内部断面積がＳ１の第１の領域および内部断面積がＳ２の第２の領域を管軸方向に備え、石英ガラスを主体として形成されていて、数式１を満足する透光性の細長い気密容器と、一対の電極と、放電媒体と、トリガーワイヤとを具備していることにより、ランプの管軸方向における光出力分布を所望に制御された閃光放電ランプを提供することができる。
【００９０】
請求項２の発明によれば、気密容器は、第１の領域の内面が扁平であることにより、複数並列配置する場合に、近接配置することが可能になる閃光放電ランプを提供することができる。
【００９１】
請求項３の発明によれば、石英ガラスを主体として形成されている透光性の細長い気密容器と、気密容器の内面に金属およびまたは金属酸化物からなり真空紫外線を遮断するとともに少なくとも長波長紫外線を透過する波長選択性透過膜と、一対の電極と、放電媒体と、トリガーワイヤとを具備していることにより、気密容器を構成する石英ガラスの真空紫外線による劣化を抑制した閃光放電ランプを提供することができる。
【００９２】
請求項４の発明によれば、ＯＨ基濃度が１００〜１０００ｐｐｍの石英ガラスを主体として形成されている透光性の細長い気密容器と、一対の電極と、放電媒体と、トリガーワイヤとを具備していることにより、気密容器を構成する石英ガラスの真空紫外線による劣化を抑制した閃光放電ランプを提供することができる。
【００９３】
請求項５の発明によれば、トリガーワイヤは、管軸方向の長さが電極間距離の２／３以下であることにより、始動性が促進されるとともに、コンデンサの充電圧を所定値まで到達させて、放電エネルギーを所望に設定することが可能な閃光放電ランプを提供することができる。
【００９４】
請求項６の発明によれば、複数の請求項１ないし５のいずれか一記載の閃光放電ランプを直列接続してなる直列接続ランプ回路と、直列接続ランプ回路にパルス電流を通流するコンデンサと、コンデンサを充電する高圧電源とを具備していることにより、閃光放電ランプ点灯装置の構成が簡単化、かつ、小形化され、延いては安価になり、かつ、複数の閃光放電ランプの放電エネルギーを揃えるとともに、同時に照射することが容易になり、光照射処理を良好に行うことが可能な閃光放電ランプ点灯装置を提供することができる。
【００９５】
請求項７の発明によれば、請求項１ないし５のいずれか一記載の閃光放電ランプと、反射鏡と、閃光放電ランプ点灯回路とを具備していることにより、請求項１ないし５の効果を有する光照射装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の閃光放電ランプの第１の実施の形態を示す正面断面図
【図２】同じく要部拡大正面断面図
【図３】同じく要部拡大横断面端面図
【図４】同じく管軸方向における光照射効果を比較例のそれととともに示すグラフ
【図５】本発明の閃光放電ランプにおける第２の実施の形態を示す正面断面図
【図６】本発明の閃光放電ランプにおける第３の実施の形態を示す正面断面図
【図７】本発明の閃光放電ランプにおける第４の実施の形態を示す正面断面図
【図８】本発明の閃光放電ランプにおける第５の実施の形態を示す正面断面図
【図９】本発明の閃光放電ランプにおける第６の実施の形態を示す正面断面図
【図１０】同じくは要部拡大正面断面図
【図１１】同じく要部拡大横断面端面図
【図１２】本発明の閃光放電ランプにおける第７の実施の形態を示す正面図
【図１３】本発明の閃光放電ランプにおける第８の実施の形態を説明する石英ガラスのＯＨ基濃度と光減衰率の関係を示すグラフ
【図１４】本発明の閃光放電ランプ点灯装置の一実施の形態を示す回路ブロック図
【図１５】本発明の光照射装置における第１の実施の形態を示す略図的断面図
【図１６】本発明の光照射装置における第２の実施の形態を示す略図的断面図
【図１７】本発明の光照射装置における第３の実施の形態を示す略図的断面図
【図１８】本発明の光照射装置における第４の実施の形態を示す略図的断面図
【図１９】同じく載置面の機能説明図
【符号の説明】
１…第１の領域、２…第２の領域、３…導入線、Ｅ…電極、ＳＥ…気密容器、ＴＷ…トリガーワイヤ、ＸＦＬ…閃光放電ランプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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